Беседы о вирусах

выходят из клетки, и их можно увидеть в электронном микроско­пе. Они похожи на бублик с дыркой посредине. Есте­ственно, что такой «неполный» вирус не обладает инфек­ционными свойствами, которые полностью зависят толь­ко от РНК.

— Итак, инфекционные свойства вируса связаны с его нуклеиновой кислотой.

— Да, и это было доказано в нескольких крупней­ших лабораториях мира.

— А какова же роль белка?

— Он защищает нуклеиновую кислоту от внешних воздействий и помогает вирусу внедриться в клетку.

Четверть века назад, в 1952 году, известнейшими американскими биохимиками Э. Херши и М. Чейз при изучении бактериофагов впервые было показано, что нуклеиновые кислоты играют главную роль в репродук­ции вирусов. В отличие от всех остальных вирусов бак­териофаги не проникают в клетку своего хозяина — мик­роба, а лишь прикрепляются к его оболочке. Наблюдая с помощью электронного микроскопа за различными стадиями взаимодействия между бактериофагами и бак­териями, ученым удалось увидеть, как фаг вводит внутрь микроба свою нуклеиновую кислоту. Весь белковый че­хол, которым бактериофаг прикрепился к оболочке мик­роба, остается снаружи. Фотографии, полученные уче­ными, обошли весь мир, опровергая прежние утвер­ждения о ведущей роли белка в передаче наследствен­ной информации.

Но ведь все, что касается бактериофага, не обяза­тельно должно повторяться при репродукции других, устроенных по-иному вирусов, утверждали скептики, у которых в голове не укладывалось, что из одной молеку­лы вирусной РНК в клетке может одновременно воз­никнуть тысяча и более новых вирусов. И вот в 1956 го­ду X. Френкель-Конрад в США и одновременно с ним А. Гирер и Г. Шрамм в ФРГ сделали важное открытие, за которое они позднее получили Нобелевскую премию. Разрушив белковый компонент вирусной частицы табач­ной мозаики крепкой карболовой кислотой (фено­лом), они выделили РНК и очистили ее. Полученная РНК не содержала даже следов белка. Тем не менее вве­дение ее в листья здоровых растений вызвало развитие типичной  мозаичной  болезни.

Сам по себе факт выделения заразного компонента вируса (его нуклеиновой кислоты) с помощью карболки, широко используемой в практической дезинфекции для разрушения самых устойчивых микроорганизмов, казался чем-то невероятным. Более того, нуклеиновую кислоту, полученную после сжигания фенолом белковых молекул вириона, осаждали и длительно хранили в чис­том спирте, который также является сильнейшим дез­инфицирующим средством. Несмотря на эти вредней­шие воздействия, совершенно несовместимые с существовавшими в медицине понятиями о жизни, ви­русная нуклеиновая кислота отлично сохраняла свою заразительность для клеток восприимчивых растений та­бака.

В последние годы из многих мелких вирусов живот­ных и человека (полиомиелит, клещевой энцефалит, ви­русы, вызывающие злокачественные перерождения тка­ней) также удалось выделить рибонуклеиновые кисло­ты, обладавшие заразными свойствами. Такие вирусные РНК стали называть инфекционными, посколь­ку они вызывали развитие болезни в организме воспри­имчивых животных или же в чувствительных культурах ткани без участия вирусных частиц или их белка. При­чем после каждого такого искусственного заражения с помощью инфекционной РНК в клетках исследуемого объекта появлялись вполне полноценные вирусные час­тицы.

Первоначально открытие инфекционных нуклеиновых кислот было встречено с недоверием. Многие, даже очень солидные, ученые-биологи думали, что инфекцион­ный процесс вызывают не сами нуклеиновые кислоты, а сохранившиеся в растворе частицы живого вируса или примеси белка. Однако такие сомнения были быстро опровергнуты. X. Френкель-Конрад использовал самые чувствительные методы химического анализа, способ­ные обнаружить даже отдельные белковые молекулы. Все пробы на белок были отрицательными: препараты содержали только нуклеиновую кислоту.

Теперь следовало доказать, что именно она несет в себе заразительность для здоровых растений. Для это­го А. Гирер и Г. Шрамм провели специальные контроль­ные исследования, которые показали, что добавление фермента рибонуклеазы к препарату вирусной РНК полностью разрушало его инфекционные свойства. Это подтвердило, что вся заразительность заключена в об­следуемой РНК, так как рнбонуклеаза совершенно без­вредна для вирусной частицы.

Исследователи установили также, что активность ви­русных нуклеиновых кислот не изменялась и после до­бавления иммунной сыворотки. Если бы после обработ­ки фенолом в препарате вирусной РНК сохранились да­же отдельные неубитые вирусные частицы, иммунная сыворотка подавила бы их биологическую активность.

Чтобы окончательно убедиться в своей правоте, ис­следователи провели дополнительные испытания. Они установили, что препараты очищенной вирусной РНК крайне нестойки и быстро разрушаются даже при не­продолжительном хранении в термостате или в леднике.

Напротив, частицы исходного вируса табачной мозаики сохраняли высокую устойчивость даже после продол­жительного хранения в тех же условиях. Поэтому, счи­тали ученые, вирусные частицы было бы легко обнару­жить через несколько дней после хранения на леднике, когда нежные нуклеиновые кислоты полностью разру­шатся. Однако все попытки оказались безуспешными: с гибелью РНК исчезала инфекционная активность очи­щенного препарата. Так было окончательно доказано, что именно выделенная из вируса РНК, а не остаточ­ный вирус, вызывала заражение листьев растений.

Очищенные вирусные нуклеиновые кислоты способ­ны заражать даже ткани, которые в естественных усло­виях полностью невосприимчивы, то есть устойчивы, не­чувствительны к цельному вирусу. Например, вирус по­лиомиелита прекрасно размножается в тканевых куль­турах, приготовленных из клеток человека. Ведь как раз у человека этот вирус вызывает поражение спин­ного мозга, параличи и смерть. В то же время этот ви­рус не способен заразить тканевые культуры, приготов­ленные из клеток курицы, так же как он не может за­разить и курицу.

Выделенную из вируса полиомиелита инфекционную РНК легко удалось ввести в куриные клетки, после чего в них произошло формирование сотен полноценных зре­лых частиц вируса. Но в невосприимчивой ткани вирус­ная инфекция на этом и прекращалась. Новые вирионы, которые могли бы оказаться высокозаразными для чув­ствительных тканей, были часто не способны даже вый­ти из нечувствительных к ним клеток.

Однако с помощью электронного микроскопа ученым удалось увидеть вирусные частицы внутри клеток и вы­делить вирус из клеток, разрушив их ультразвуком. Та­кой вирус прекрасно размножался, если его переносили в другую, восприимчивую ткань.

Если учесть полную искусственность опытов с очи­щенной вирусной нуклеиновой кислотой, с помощью ко­торой ученые старались заразить растения, животных или тканевые культуры, становится понятным, почему активность инфекционной вирусной РНК несравненно ниже активности исходных частиц. Для заражения куль­туры ткани нужно взять РНК, выделенную из 10^6— 10^8 вирусных частиц или всего 4—10 вирионов. Разница огромная, и величины несопоставимые.

В естественных условиях «голая» РНК никогда не проникает в клетки извне, через клеточную оболочку. Нуклеиновые кислоты всегда попадают сюда только в составе цельной вирусной частицы, которая освобож­дает вирусную РНК (или ДНК) лишь внутри заражен­ной клетки. Хотя вирусные нуклеиновые кислоты и игра­ют ведущую роль в размножении вирусов, однако они не обладают способностью самостоятельно переходить от клетки к клетке.

Некоторые вирусологи ошибочно рассматривают про­цесс размножения вируса как самостоятельную работу клетки, которая «продуцирует вирусные частицы». В действительности от начала и до конца этот процесс — результат жизнедеятельности вируса. Он осуществляет основную функцию паразита — репродукцию, то есть воспроизводство, новых потомков. Абсолютно чуждые клетке молекулы вирусных нуклеиновых кислот и белка воссоздаются в виде сотен новых копий в ее ядре и в цитоплазме под командой вируса, но за счет строи­тельных материалов и синтетических систем клетки.

— Как же организм животного или человека защи­щается от вируса, с которым никогда раньше не встре­чался?

— Первый этап, как правило, заканчивается ги­белью зараженных клеток. В результате образуется не­сколько тысяч новых вирусов, затем миллион, милли­ард, а потом организм должен погибнуть.

— Но в реальных условиях этого не происходит. За­болевший обычно